Go：Context 和传播取消

context 包在 Go 1.7 中引入，它为我们提供了一种在应用程序中处理 context 的方法。这些 context 可以为取消任务或定义超时提供帮助。通过 context 传播请求的值也很有用，但对于本文，我们将重点关注 context 的取消功能。

默认的 contexts

Go 的 context 包基于 TODO 或者 Background 来构建 context。

var (
   background = new(emptyCtx)
   todo       = new(emptyCtx)
)

func Background() Context {
   return background
}

func TODO() Context {
   return todo
}

我们可以看到，它们都是空的 context。这是简单的 context，永远不会被取消，也不会带任何值。

你可以将 background context 作为主 context，并将其派生出新的 context。基于这些，你不应直接在包中使用 context;它应该在你的主函数中使用。如果要使用 net/http 包构建服务，则主 context 将由请求提供：

net/http/request.go
func (r *Request) Context() context.Context {
   if r.ctx != nil {
      return r.ctx
   }
   return context.Background()
}

如果你在自己的包中工作并且没有任何可用的 context，在这种情况下你应该使用 TODO context。通常，或者如果你对必须使用的 context 有任何疑问，可以使用 TODO context。现在我们知道了主 context，让我们看看它是如何派生子 context 的。

Contexts 树

父 context 派生出的子 context 会在在其内部结构中创建一个和父 context 之间的联系：

type cancelCtx struct {
   Context

   mu       sync.Mutex
   done     chan struct{}
   children map[canceler]struct{}
   err      error
}

children 字段跟踪以此 context 创建的所有子项，而 Context 指向创建当前项的 context。

以下是创建一些 context 和子 context 的示例：

每个 context 都相互链接，如果我们取消 “C” context，所有它的孩子也将被取消。Go 会对它的子 context 进行循环逐个取消：

context/context.go
func (c *cancelCtx) cancel(removeFromParent bool, err error) {
   [...]
   for child := range c.children {
      child.cancel(false, err)
   }
   [...]
}

取消结束，将不会通知父 context。如果我们取消 C1，它只会通知 C11 和 C12：

这种取消传播允许我们定义更高级的例子，这些例子可以帮助我们根据主 context 处理多个/繁重的工作。

取消传播

让我们通过 goroutine A 和 B 来展示一个取消的例子，它们将并行运行，因为拥有共同的 context ，当一个发生错误取消时，另外一个也会被取消：

如果没有任何错误发生，每个过程都将正常运行。我在每个任务上添加了一条跟踪，这样我们就可以看到一棵树：

A - 100ms
B - 200ms
    -> A1 - 100ms
        -> A11 - 50ms
    -> B1 - 100ms
        -> A12 - 300ms
    -> B2 - 100ms
        -> B21 - 150ms

每项任务都执行得很好。现在，让我们尝试让 A11 模拟出错误：

A - 100ms
    -> A1 - 100ms
B - 200ms
        -> A11 - error
        -> A12 - cancelled
    -> B1 - 100ms
    -> B2 - cancelled
    -> B21 - cancelled

我们可以看到，当 B2 和 B21 被取消的同时，A12 被中断，以避免做出不必要的处理（译者注：B2 B21 的取消不是因为 A12 中断，应该是想表达并发安全的意思）：

我们可以在这里看到 context 对于多个 goroutine 是线程安全的。实际上，有可能是因为我们之前在结构中看到的 mutex，它保证了对 context 的并发安全。

context 泄漏

正如我们在内部结构中看到的那样，当前 context 在 Context 属性中保持其父级的链接，而父级将当前 context 保留在 children 属性中。对 cancel 函数的调用将把当前 context 中的子项清除并删除与父项的链接：

func (c *cancelCtx) cancel(removeFromParent bool, err error) {
   [...]
   c.children = nil

   if removeFromParent {
      removeChild(c.Context, c)
   }
}

如果未调用 cancel 函数，则主 context 将始终保持与它创建的 context 的链接，从而导致可能的内存泄漏。

可以用 go vet 命令来检查是否泄漏，它将对可能的泄漏抛出警告：

the cancel function returned by context.WithCancel should be called, not discarded, to avoid a context leak

总结

context 包还有另外两个利用 cancel 函数的函数：WithTimeout 和 WithDeadline。在定义的超时/截止时间后，它们都会自动触发 cancel 函数。

context 包还提供了一个 WithValue 的方法，它允许我们在 context 中存储任何对键/值。此功能受到争议，因为它不提供明确的类型控制，可能导致糟糕的编程习惯。如果你想了解 WithValue 的更多信息，我建议你阅读Jack Lindamood 关于 context 值的文章。